蛋白激酶C参与甲状腺功能减退性鼠脑发育障碍的机制

Members of the protein kinase C (PKC) family play a key role in the regulation of cellular functions in the nervous system. Alteration of PKC can be involved in the pathogenesis of neuronal disorders. The PKC family consists of more than ten isoforms and every isoform produces a marked effect. PKC can be activated by peroxide because it contains unique structural features that are susceptible to oxidative modification. Activated PKC will subsequently bring about more free radical generation and cell apoptosis.Thyroid hormone (TH) is essential for the proper development of mammalian central nervous system. TH deficiency during critical period of brain development results in permanent cognitive and neurological impairments. But how TH functions during brain development is still not clear. Our group have found oxidztive stress and increased PKC activity in developing hypothyroid rat brain. We also found increased expression of PKCδ, the PKC isoform that most predominantly associated with apoptosis promotion. At the same time, we found decreased PKCβ (an anti-apoptotic isoform) expression in perinatal hypothyroid rat brain. So in the present study we are going to explore the expression and activity of each PKC isoform when TH is insufficient in vivo and in vitro. Then we will block the overexpressed PKC isoform by siRNA and observe the apoptosis of neuron cells before and after the siRNA intervention. These studies will throw light on the understanding of how thyroid hormones influence brain development.

蛋白激酶C（PKC）是调节神经细胞功能的重要参与者，其功能的改变参与了多种神经系统疾病的发生。PKC易被活性氧激活，激活的PKC可以进一步加重氧化应激及诱导神经细胞凋亡。甲状腺激素（TH）对于哺乳类中枢神经系统的正常发育必不可少，妊娠期母体甲状腺功能减退将导致子代智力低下，但TH调节脑发育的机制目前尚不明确，故探讨TH调节脑发育的机制意义重大。我们的研究发现PKC参与了发育期TH缺乏性鼠脑发育障碍的发生：我们发现大鼠脑发育期TH缺乏会造成鼠脑氧化应激、PKC活性增加，尤其是促凋亡亚型PKC δ表达增加；也发现海马组织抗凋亡亚型PKCβ表达降低。鉴于此，本研究拟开展大鼠体内外实验，研究鼠脑发育期TH缺乏时神经组织及细胞不同PKC亚型活性及表达情况，并采用特异性RNA干扰技术使表达升高的PKC亚型表达沉默，而后观察处理前后神经细胞凋亡情况的变化。这些研究将为阐明TH调节脑发育的机制开辟新思路。

甲状腺激素是哺乳类中枢神经系统正常发育必不可少的，妊娠期甲状腺激素缺乏将导致胎儿脑发育障碍，但其具体机制至今不完全明了。氧化应激与多种疾病的发生发展密切相关。蛋白激酶C（PKC）是一个磷脂依赖性蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶家族，调节细胞的基因表达、代谢、增殖、分化和凋亡，是细胞信号通路的中心分子。PKC在神经细胞功能的调节中起关键作用，包括：神经介质的释放、突触可塑性、神经内分泌和基因表达等。PKCs结构独特，其N末端的调节域容易被过氧化物氧化，受到氧化修饰后PKC被激活。本项目主要研究围生期甲状腺激素缺乏鼠脑内氧化应激状况，是否通过氧化应激反应激活PKC，从而导致神经细胞凋亡，脑功能障碍。并且从体外细胞培养试验进一步证实甲状腺激素缺乏时细胞内存在氧化应激反应，细胞凋亡增加以及伴有PKC活性的改变。我们发现脑发育过程中甲状腺激素缺乏仔鼠脑组织内存在氧化应激损伤，蛋白质羰基化水平及脂质过氧化水平明显升高，表明存在大分子物质氧化损伤；体外培养的海马神经细胞及皮层神经细胞培养液中缺乏甲状腺激素时神经细胞会发生明显的凋亡；体内外试验皆发现甲状腺激素缺乏会导致海马神经细胞及皮层神经细胞PKC亚型表达及活性的改变，PKCα、PKCδ及PKCε表达异常增多，这三个亚型都是与细胞增殖及凋亡有关的，其表达的改变可能参与了神经细胞凋亡的发生。使用特异性PKC活性抑制剂处理甲状腺功能减退仔鼠后其学习记忆功能有所改善。PKCβⅠ及PKCγ是脑发育过程中必不可缺的，PKCβⅠ是与行为相关的PKC亚型，参与早期突触事件，与抑制躲避学习的获得与巩固相关，PKCγ参与学习记忆功能，甲状腺激素缺乏时这两个亚型表达减少也参与了鼠脑发育障碍的发生。.甲状腺疾病是妊娠期妇女最常见的内分泌系统疾病之一，发病率仅次于糖尿病。探讨甲状腺激素调节脑发育的机制不仅有助于人们对发育神经生物学的认识，更具有潜在重要的临床价值。本研究结果为阐明甲状腺激素调节脑发育的机制开辟了新思路。